Giáo án NLS Hoá học 10 kết nối Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

-GV đưa ra hai mô hình nguyên tử Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại.

- GV yêu cầu nhóm đôi HS: Quan sát mô hình mô tả và so sánh hai mô hình này.

+ Nhận xét quỹ đạo chuyển động

+ So sánh sự giống và khác nhau về quỹ đạo và sự xuất hiện electron. 
+Đưa ra khái niệm về AO.

- GV yêu cầu HS: Sử dụng Chatbot AI, yêu cầu đóng vai thành nhà vật lý lượng tử so sánh hai mô hình bằng cá ví dụ ẩn dụ dễ hiểu trong thực tế.

-GV đưa ra hình ảnh về các hình dạng của orbital 

-GV yêu cầu HS: Hoạt động cá nhân quan sát hình ảnh, đọc sgk trả lời:

+ AO s và AO p có hình dạng như thế nào?
+ Câu hỏi 2 và 3

-GV hướng dẫn cách biểu diễn AO và điền electron vào mỗi AO, khắc sâu nguyên lí loại trừ pauli.

-GV yêu cầu HS: Thực hành cá nhân viết một số kiểu hình dạng orbital : với 1 electron, 2 electron, 3 electron.

-GV đưa ra vấn đề: Khi nào ta điền đầy đủ cả 2 electron vào ô orbital? Khi nào ta viết mỗi ô 1 electron đối với những nguyên tử có nhiều hơn 2 electron? 

- GV đưa ra 1 vài mô hình, yêu cầu HS làm việc cá nhân nhận xét cách viết nào là đúng hay sai, giải thích.
 + Mô tả sắp xếp 2 electron vào các ô orbital p nào dưới đây là đúng?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 

- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, tiếp nhận kiến thức.

- HS thảo luận nhóm đôi, suy nghĩ trả lời câu hỏi.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận: 

- Đại diện nhóm HS hoặc HS giơ tay phát biểu, lên bảng trình bày.

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.

Bước 4: Kết luận, nhận định: 

- GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

I.Chuyển động của electron trong nguyên tử 

- Theo Rutherford - Bohr, hạt nhân nằm ở giữa, ecltron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo đường đi xác định có hình tròn hoặc hình bầu dục.

-Theo mô hình hiện đại: electron chuyển động hỗn loạn không có quỹ đạo xác định quanh hạt nhân. 

*So sánh: 

- Giống: electron chuyển động quanh hạt nhân

- Khác: Theo mô hình Rutherford - Bohr, quỹ đạo của electron là xác định, còn theo mô hình hiện đại quỹ đạo của electron là không xác định, chỉ có vùng xác xuất cao tìm thấy electron gọi là orbital nguyên tử, viết tắt là AO.

1. Hình dạng orbital nguyên tử

-Theo mô hình hiện đại, Orbital s có hình cầu, orbital p có hình số 8 nổi

?2 ( sgk trang 22) đáp án C

?3 (sgk trang 22)  AO p gồm 3 orbital, có dạng hình số 8 nổi:

- AO px định hướng theo trục x.

- AO py định hướng theo trục y.

- AO pz định hướng theo trục z.

2. Ô orbital

-Mỗi AO được biểu diễn bằng một ô vuông  chứa tối đa 2 mũi tên chiều quay được nhau đại diện cho 2 electron. Nếu orbital có 1 electron, ta biểu diễn bằng mũi tên đi lên.

Ví dụ : 

-Thực hành viết ô orbital: 

1 electron:

2 electron: hoặc  

3 electron: 

- Các electron được điền từ trái qua phải và có xu hướng điền vào các ô orbital sao cho nhiều electron độc thân nhất.

- Cách đúng: A

- Cách viết sai: 
- chưa đúng thứ tự từ trái qua phải
- số electron độc thân chưa tối đa
- các electron độc thân mũi tên phải hướng lên trên
- chưa đúng thứ tự, chưa đúng chiều mũi tên
-chưa đúng thứ tự, số electron chưa tối đa

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV giới thiệu cấu trúc , ý nghĩa của cấu hình electron nguyên tử và nguyên lí, quy tắc trong viết cấu hình electron:
+Chữ số, chữ cái, chỉ số trên;

+Số thứ tự lớp electron (n), kí hiệu phân lớp electron, số electron trong phân lớp.
+ Nguyên lí vững bền và quy tắc Hund

- HS hoạt động theo nhóm 4 :
+ Yêu cầu HS tự đề xuất một mô hình về cấu trúc của cấu hình electron. 
+ Nhận xét mô hình đề xuất của GV kiểu 2s³, 3p⁷ hay 1s² 3s³2s² có đúng không?

- GV hướng dẫn các bước viết cấu hình electron nguyên tử.
- Nhóm HS tự nhận xét mô hình về cấu trúc electron đã đề xuất và sửa lại cho đúng.

- GV yêu cầu nhóm HS: Hãy biểu diễn cấu hình electron 2s², 3p⁶ hay 1s²2s²2p⁶ thành cấu hình ô orbital theo gợi ý:
+2s² :  điền 2 electron vào ô orbital s
+1s²2s²2p⁶ : điền 2 electron vào mỗi ô orbital s và 6 electron vào orbital p

+3p⁶: điền 6 electron vào orbital p

-Nhóm HS trả lời câu hỏi 6 và câu hỏi 7

- GV đưa ra vấn đề và gợi mở về sự bền vững của cấu hình 8 electron. 
+ Trong bóng đèn dây tóc, người ta thường bơm các loại khí hiếm vào để bảo vệ sợi dây tóc tránh bị oxi hóa. Nguyên nhân dẫn đến sự trơ về mặt hóa học của các loại khí hiếm là gì?

- GV yêu cầu HS: Nhận xét khả năng nhường nhận electron và suy ra các đặc điểm tính chất.

+ Các nguyên tố dễ cho đi 1,2,3 electron để trở thành cấu hình bền là kim loại 
+ Các nguyên tố dễ nhận lại 1,2,3 electron để trở thành cấu hình bền là phi kim 
+ Các nguyên tố vừa dễ cho electron, vừa dễ nhận electron 
=> Hãy nhận khả năng nhường nhận electron của các nguyên tố có 1,2,3,4,5,6,7 electron ở lớp vỏ ngoài cùng để trở thành cấu hình khí hiếm và cho biết đâu là nguyên tố kim loại, đâu là nguyên tố phi kim.

- HS trả lời câu hỏi 8 và câu hỏi 9

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 

- HS thảo luận theo nhóm và làm cá nhân, thực hiện các hoạt động được giao.

- GV: quan sát và hướng dẫn HS.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- Đại diện nhóm trình bày. Các cá nhân giơ tay phát biểu hoặc trình bày lên bảng.

- Các HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

1. Câu hình electron của nguyên tử

- Cấu trúc của cấu hình electron:

- Nguyên lí vững bền: Các electron ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital từ thấp đến cao (1s 2s 2p 3s 3p...)

- Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ sắp xếp sao cho số electron độc thân (không ghép đôi) là tối đa.

1. Viết cấu hình electron của nguyên tử

- Mô hình HS đề xuất: 1s²,...

- Mô hình 2s³, 3p⁷  hay 1s² 3s³2s²  chưa đúng 

Bước 1: Xác định số electron trong nguyên tử

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng: 1s 2s 3s 3p 4s

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí bền vững cho đến electron cuối cùng.

- Mô hình đề xuất của học sinh là đúng, mô hình của gv đề xuất là sai

- Sửa lại 2s², 3p⁶ hay 1s²2s²2p⁶

2. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

  2s²: 

1s²2s²2p⁶:

3p⁶:

?6 (sgk trang 24) Đáp án C

?7 (sgk trang 24) 

Z= 8:    1s²2s²2p⁴ 

Z= 11: 1s²2s²2p⁶3s¹

3. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng  

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng sẽ quyết định tính chât chất học cơ bản của các nguyên tố. Các khí hiếm thường có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng (trừ He) nên rất bền vững. Chúng khó nhường nhận electron với các nguyên tố khác, tức là khó phản ứng với các nguyên tố khác.

- Các nguyên tố có 8 electron ở lớp ngoài cùng là khí hiếm (trừ He).

- Các nguyên tố có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là kim loại (trừ H, He, B).

- Các nguyên tố có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài thường là phi kim.
- Các nguyên tố có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim.

?8 (sgk trang 25) Cấu hình electron của silicon:1s²2s²2p⁶3s²3p²

-1s²2s²2p⁶3s²  được biểu diễn theo nguyên lí Pauli

- 3p² tuân theo quy tắc Hund 

?9 (sgk trang 25) Cấu hình electron của chlorine: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Chlorine là phi kim vì có 7 electron lớp ngoài cùng.